Вчені розкрили секрети будівництва тунелів мурахами
Вчені з США розкрили секрет успіху агресивного інвазивного виду мурашок. Комахи виду Solenopsis invicta, або мурахи вогняні імпортні червоні, здатні прокласти тунелі в будь-якому типі грунту, підлаштовуючись до умов і змінюючи свої методи "буріння".
Мураха вогненний імпортний червоний, або Solenopsis invicta (фото BBC).
"Люди створюють підземні ходи за допомогою бульдозерів і важкої техніки, - каже професор Ден Голдман (Dan Goldman) з Технологічного інституту Джорджії. - Мурахи ж використовують свої гострі маленькі придатки, якими вони захоплюють землю і пісок і маніпулюють ними. І це виходить у них краще, ніж у будь-який рукотворної машини".
Мурашки виду S. invicta особливо гарні в цьому виді робіт. Вони є "уродженцями" Південної Америки, проте тисячі колоній цих працьовитих і вельми агресивних комах поширилися за останні роки по всій території США, Австралії та Китаю. У Північну Америку вони потрапили 80 років тому. Не дивно, що з "іноземними загарбниками" вчені всіляко намагаються боротися.
Вчені змусили мурах рити тунелі в масі зі скляних кульок, щоб зняти процес на відеокамеру (фото Laura Danielle Wagner).
Професор Голдман і його колеги протестували копальні здатності мурах, спостерігаючи за тим, як група із сотні особин в прозорих циліндрах бурить три різних типи грунту - слабкою, середньої і високої зернистості. Також вони перевірили роботу комах в грунтах з різними рівнями вологості.
Вчені придумали експеримент, який дозволив за допомогою рентгена спостерігати за розвитком мурашиних гнізд протягом 40 годин.
В цілому у мурах виходило швидше прокладати тунелі в більш зернистою грунті, а більш складні розгалужені структури вони створювали в більш вологих зернистих грунтах. Це пояснюється тим, що водні частинки створюють сили, що склеюють гранули землі разом, що робить структури більш надійними.
"Для того щоб успішно копати тунелі, мурашкам потрібні грунту, вологість яких вище 5%", - Пояснює Голдман.
Вчені з Шеффілдського університету створили рій роботів, надихнувшись колоніями комах (фото University of Sheffield).
У другій частині експерименту команда постаралася зафіксувати дії кожної окремої особини. Дослідник Дарина Монаенковим (Daria Monaenkova) зробила відеозапису того, як мурахи копають ходи в прозорих циліндрах, наповнених скляними кульками різних розмірів (очевидно, тварини взяли скло за грунт).
Візуальні спостереження показали: мурахи використовують два різних методу копання. Якщо їм попадаються великі гранули, вони піднімають одну частинку і переміщаються назад по тунелю разом з нею. Однак якщо їм попадаються дрібні гранули (дрібнозернистий грунт), то мурашки захоплюють і стискають разом кілька гранул, а самі відходять до бічних стінок тунелю. Потім вони збирають гранули, розгортаються і рухаються вгору, виносячи кульки на поверхню.
Мураха вогненний імпортний червоний, або Solenopsis invicta (фото BBC).
Професор Голдман зазначив, що винахідливість мурах здивувала його. Особливо вчених вразило те, як комахи ліпили щось на кшталт "сніжку" з цих гранул з допомогою своїх передніх кінцівок, щелеп і навіть іноді вусиків, причому завжди "сніжки" виходили однакового розміру.
Голдман додав, що дослідження подібного роду можуть допомогти в розробці пошукових і аварійно-рятувальних роботів. Вони зможуть працювати великою командою і будуть маніпулювати предметами в нестабільних умовах (наприклад, в зруйнованих будівлях). Також рій роботів з такими навичками маніпулювання може знайти застосування в будівництві, ліквідації наслідків стихійних лих і гірничодобувної промисловості.
Наукова стаття американських дослідників була опублікована у виданні Journal of Experimental Biology.
